მყარი სხეულის წონასწორობის ტიპები

სტატია წონასწორობის ტიპების შესახებ ხისტი სხეული

ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველა საგანი ყოველთვის არ ისვენებს. შესაძლოა, თავიდან საგანი ისვენებს, მაგრამ თუ ის გადაადგილდება (მაგალითად, ქარის გამო), საგნები შეიძლება გადაადგილდნენ. პრობლემა ის არის, ბრუნდებიან თუ არა საგნები თავის საწყის პოზიციაზე გადაადგილების შემდეგ. ეს დამოკიდებულია საგნის ბალანსის ტიპზე. გადაადგილების შემდეგ სამი შესაძლებლობა იქნება, კერძოდ:

(1) ობიექტი უბრუნდება თავის საწყის პოზიციას,

(2) ობიექტი შორდება თავის თავდაპირველ პოზიციას,

(3) ობიექტი რჩება თავის ახალ პოზიციაზე.

თუ ობიექტის საწყის პოზიციაზე დაბრუნების შემდეგ ის სტაბილურ წონასწორობაშია. თუ გადაადგილების შემდეგ ობიექტი კიდევ უფრო შორს გადაადგილდება, მაშინ ობიექტი არასტაბილურ წონასწორობაშია. პირიქით, თუ გადაადგილების შემდეგ ობიექტი ახალ პოზიციაში რჩება, მაშინ ობიექტი ნეიტრალურ წონასწორობაშია.

1. სტაბილური წონასწორობა

თავდაპირველად დასვენებულ ობიექტზე, თუ მასზე ზემოქმედებს ძალა ან ბრუნვის მომენტი (არსებობს რეზულტატი ძალა ან ძალის რეზულტატი მომენტი), მაშინ ობიექტი იმოძრავებს. წონასწორობა სტაბილურია, თუ გადაადგილების შემდეგ ობიექტი უბრუნდება თავის საწყის პოზიციას. მოძრავი ობიექტები უბრუნდებიან თავის საწყის პოზიციას რეზულტატი ძალის ან ძალის რეზულტატი მომენტის გამო, რომელიც ჩნდება ობიექტის გადაადგილების შემდეგ.

მაგალითი 1. საგანი თოკით არის ჩამოკიდებული ბუფერზე. თავდაპირველად, საგანი ისვენებს. ბიძგის შემდეგ, საგანი მოძრაობს და უბრუნდება თავდაპირველ პოზიციას. საგანის წონა საგანის ცენტრშია, ხოლო საყრდენი წერტილი თოკსა და საყრდენს შორისაა. მოძრავი საგანი უბრუნდება თავდაპირველ პოზიციას ჰორიზონტალური მიმართულებით (wx) წარმოქმნილი გრავიტაციის გამო. თოკის დაჭიმულობა (T) და ვერტიკალური მიმართულებით გრავიტაციის კომპონენტი (wy) ერთმანეთს გამორიცხავენ, რადგან ამ ორ ძალას ერთი და იგივე ზომა აქვს, მაგრამ საპირისპირო მიმართულება.

მაგალითი 2. ობიექტი ხეობაში. თავდაპირველად, ობიექტი ისვენებს. გადაადგილების შემდეგ, ობიექტი მოძრაობს მარჯვნივ და მარცხნივ, შემდეგ კი უბრუნდება თავდაპირველ პოზიციას. ბურთი მოძრაობს თავდაპირველ პოზიციაზე დასაბრუნებლად ჰორიზონტალური მიმართულებით (wx) წარმოქმნილი გრავიტაციის გამო. ვერტიკალური მიმართულებით (wy) გრავიტაციის კომპონენტი და ნორმალური ძალა (N) ერთმანეთს გამორიცხავენ, რადგან ორივე ძალას აქვს ერთი და იგივე სიდიდე, მაგრამ მიმართულება საპირისპიროა.

მაგალითი 3. თავდაპირველად, ობიექტი ისვენებს. სიმძიმის ცენტრი ობიექტის ცენტრია, ხოლო საყრდენი წერტილი ობიექტის ძირშია, რომელიც ბრტყელ სიბრტყესთან შეხებაშია. მარჯვნივ გადაადგილების შემდეგ, ობიექტი მარჯვნივ ამოდის. თუ სიმძიმის ცენტრის პოზიცია კვლავ საყრდენი წერტილის მარცხნივ არის, მაშინ ობიექტს კვლავ შეუძლია დაუბრუნდეს თავის საწყის პოზიციას. ობიექტს შეუძლია დაუბრუნდეს თავის საწყის პოზიციას სიმძიმის მიერ წარმოქმნილი ძალის შედეგად მიღებული მომენტის გამო. ამ შემთხვევაში, საყრდენი წერტილი ბრუნვის ღერძის ფუნქციას ასრულებს. პირიქით, თუ ობიექტი მარცხნივ გადაადგილდება, მაშინ ობიექტი მარცხნივ აწეული. თუ სიმძიმის ცენტრის პოზიცია კვლავ საყრდენი წერტილის მარჯვნივაა, ობიექტს მაინც შეუძლია დაუბრუნდეს თავის საწყის პოზიციას.

მაგალითი 3-ის მსგავსი შემთხვევებისთვის, ობიექტები კვლავ სტაბილურ წონასწორობაში არიან, თუ აწევის შემდეგ ობიექტის სიმძიმის ცენტრი არ გადის საყრდენ წერტილს. თუ მარჯვნივ აწევის შემდეგ სიმძიმის ცენტრი გადაკვეთს საყრდენ წერტილს, ობიექტი შორდება თავის თავდაპირველ პოზიციას. ეს არასტაბილური წონასწორობის მაგალითია.

2. არასტაბილური წონასწორობა

წონასწორობა არასტაბილურია, თუ სხეული თავდაპირველად უმოძრაოა შედეგად მიღებული ძალის ან სხეულზე მოქმედი ძალის შედეგად მიღებული მომენტის გამო. გადაადგილების შემდეგ, სხეული არ ბრუნდება თავდაპირველ პოზიციაზე, არამედ შორდება მას.

მაგალითი 1. თავდაპირველად უმოძრაო სხეული ჩარევის გამო. გადაადგილების შემდეგ, სხეული აგრძელებს თავისი პოზიციიდან გადაადგილებას. სხეული შორდება თავდაპირველ პოზიციას, რადგან გადაადგილების შემდეგ, სიმძიმის ცენტრის პოზიცია საყრდენი წერტილის მარჯვნივაა. როდესაც სიმძიმის ცენტრი საყრდენი წერტილის მარჯვნივაა, წარმოიქმნება ძალის შედეგად მიღებული მომენტი, რომელიც ობიექტს თავდაპირველი პოზიციიდან აბრუნებს.

მაგალითი 2. ობიექტი თავდაპირველად პიკის ზემოთაა.

გადაადგილების შემდეგ, ობიექტი აგრძელებს მოძრაობას.

თავდაპირველი პოზიციიდან. ობიექტი შორდება თავდაპირველი პოზიციიდან ჰორიზონტალური მიმართულებით გრავიტაციული კომპონენტების არსებობის გამო (w _x ).

3. ნეიტრალური წონასწორობა

ნეიტრალური წონასწორობაა, თუ ინტერფერენციის გამო გადაადგილების შემდეგ ობიექტი თავის ახალ პოზიციაში რჩება. ობიექტები არ ბრუნდებიან თავდაპირველ პოზიციაზე და არ შორდებიან თავდაპირველი პოზიციიდან.

მაგალითი 1: ბურთი თავდაპირველად ბრტყელ სიბრტყეზე დგას და მოძრაობს. მოძრაობის შეწყვეტის შემდეგ, ბურთი ახალ პოზიციაში რჩება. ბურთი არ ბრუნდება საწყის პოზიციაზე ან არ შორდება საწყის პოზიციას.

ზემოთ მოცემული ახსნის საფუძველზე, შეიძლება დავასკვნათ:

პირველ რიგში, თუ ობიექტის სიმძიმის ცენტრი საყრდენი წერტილის ქვემოთაა, ობიექტი სტაბილურ წონასწორობაშია. მაგალითად, ობიექტი თოკით არის ჩამოკიდებული ბუფერზე.

მეორეც, თუ ობიექტის სიმძიმის ცენტრი საყრდენი წერტილის ზემოთაა, ობიექტის წონასწორობა ფარდობითია. ობიექტები შეიძლება იყოს სტაბილური, ასევე არასტაბილური.

მესამე, ობიექტების წონასწორობა დამოკიდებულია ობიექტების ფორმასა და ზომაზე. უფრო ფართო ობიექტები უფრო სტაბილურია, ვიდრე არაფართო.

მეოთხე, ობიექტების წონასწორობა დამოკიდებულია სიმძიმის ცენტრის დაშორებაზე საყრდენი წერტილიდან.

თუ სიმძიმის ცენტრი საყრდენი წერტილიდან შორს არის, მაშინ ობიექტი არასტაბილურ წონასწორობაშია. პირიქით, თუ სიმძიმის ცენტრი საყრდენ წერტილთან ახლოსაა, მაშინ წონასწორობა არასტაბილურია.